Введение к работе
І.. Актуальность темы.
Гуммиарабик используют в пищевой и других отраслях промышленности как эффективный стабилизатор дисперсных систем (эмульсий масло - вода) и материал для микрокапсулирования. В производственных условиях на фабрике Бейсон-Бридж (Сомерсет, Великобритания) получают эмульсии на основе водных растворов Гуммиарабика, из которых методом распылительной сушки получают продукты -рафинированный Гуммиарабик, а также инкапсулированные Гуммиарабиком пищевые ингредиенты. Качество получаемого продукта зависит от стабильности эмульсин. Устойчивость эмульсий, при прочих равных условиях, зависит от времени гомогенизации. Одним из недостатков сушильной установки является образование твердых отложений продукта, главным образом, в донной части камеры. Из-за регулярных остановок на очистку оборудования относительные потерн в производительности в пересчете на сухой продукт могут составлять до 20% и более. Для определения оптимального времени безостановочной работы, температуры сушильного агента и выбора способа предотвращения образования осадка необходимо прогнозировать скорость накопления осадка и изменение его прочностных свойств. Цель и задачи исследования.
Цель настоящей работы заключалась в определении оптимальных условий получения водных эмульсий на основе Гуммиарабика и параметров для управлення ростом слоя осадка при воздействии акустических колебаний на начальную стадию образования осадков в сушильной камере. В ходе выполнения работы решались следующие задачи:
определение физико-химических свойств водных растворов Гуммиарабика и структурно-динамических характеристик эмульсий для разработки технологии гомогенизации растворов и инкапсулирования пищевых продуктов методом распылительной сушки, а также анализ морфологической структуры и дисперсионного состава частиц, инкапсулированных Гуммиарабиком ;
изучение кинетики дегидратации и оценка прочностных показателен пленок Гуммиарабика;
- разработка математической модели процесса образования слоя осадка
Гуммиарабика;
- определение параметров образования осадка и уточнение алгоритма расчета
процесса сушки при использовании звуковых колебаний, а также определение
оптимальных условий сушки при минимальных энергозатратах на удаление осадка
Научная новизна работы.
-
В широком интервале изменения концентраций и температур определены физико-химические характеристики водных растворов Гуммиарабика; уточнены фракционный состав Гуммиарабика с использованием методов аффинной хроматографии и оптические характеристики его водных растворов на основе усовершенствованных методов поляриметрии; дана оценка дисперсному составу эмульсии и сухого продукта с использованием методов фотонно-корреляционной спектроскопии.
-
Определены оптимальные условия получения кинетически стабильных водных эмульсий с использованием Гуммиарабика; показана применимость уравнения Г. Штаудингера для определения приведенной вязкости растворов Гуммиарабика при температуре до 150 С и концентрации ~ 40 мае. %; на основании данных электронной микроскопии установлен морфологический состав инкапсулированных микрочастиц в начальный момент сушки и дана оценка их относительной пористости.
-
Определены кинетические показатели процесса термической дегидратации осадка и его прочностные показатели.
-
Изучены закономерности, описывающие связь между природой явлений, имеющих место при образовании твердых осадков Гуммиарабика в сушильной камере и внешними воздействиями и разработана математическая модель процесса.
5. Проанализированы приемы интенсификации совмещенных тепломассообменых
процессов и конструктивные решения для снижения скорости роста осадка Гуммиарабика
в сушильной камере.
6. Определены параметры образования осадка и уточнен алгоритм расчета
распылительной сушилки для высушивания водных композиций Гуммиарабика при
использовании звуковых колебаний.
7. Усовершенствована автоматизированная система управления процессом
распылительной сушки с использованием в блоке имитационного моделирования
полученных количественных зависимостей для определения заданной производительности
при минимуме энергозатрат на удаление осадка из сушильной камеры.
Практическая значимость.
Полученные в диссертации результаты использованы при модернизации аппаратурно-технологического оформления технологических схем подготовки водных растворов Гуммиарабика и распылительной сушки, а также автоматизированных систем управления процессом сушки на фабрике Бейсон-Бридж (Сомерсет, Великобритания). Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы были представлены в докладах на
XXI Международной научной конференции «Информатизация технических систем и
процессов ММТТ-21» Саратов, 2008 и IX Международном Форуме Пищевые
ингредиенты XXI века, Москва ,2008. Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ и 2 отчета НИР. Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, выводов, приложений и списка литературы, содержащего 81 литературный источник. Диссертация изложена на 95 страницах машинописного текста, содержит 3 таблицы и 39 рисунков.
